水工鋼結(jié)構(gòu)第四章

1、第一節(jié)第一節(jié) 鋼梁的形式及應(yīng)用鋼梁的形式及應(yīng)用 鋼梁鋼梁 軋成梁軋成梁( (型鋼梁型鋼梁) ) 鋼梁鋼梁 組合梁組合梁( (板梁板梁) ) 第一節(jié)第一節(jié) 鋼梁的形式及應(yīng)用鋼梁的形式及應(yīng)用 第二節(jié)第二節(jié) 鋼梁的彎曲強度及其計算鋼梁的彎曲強度及其計算 一、鋼梁的彎曲強度一、鋼梁的彎曲強度 1 1、彈性階段：、彈性階段： 2 2、彈塑性階段：、彈塑性階段： 3 3、塑性階段、塑性階段 直接動力荷載或受壓翼緣自由直接動力荷載或受壓翼緣自由 外伸寬度與厚度比外伸寬度與厚度比 靜力荷載或間接動力荷載靜力荷載或間接動力荷載 超靜定梁超靜定梁 1 235 13 y b tf 二、鋼梁的強度計算二、鋼梁的強度計

2、算 抗彎強度抗彎強度 單向彎曲單向彎曲 雙向彎曲雙向彎曲 f W M nxx x f W M W M nyy y nxx x max yx MM 、 yx 、 yx WW nn 、 繞繞x x軸和軸和y y軸的計算彎矩軸的計算彎矩 截面塑性發(fā)展系數(shù)，工字形截面取截面塑性發(fā)展系數(shù)，工字形截面取1.051.05 和和1.21.2；表；表5-4 P1465-4 P146 鋼梁對鋼梁對x x軸和軸和y y軸的軸的凈凈截面抵抗矩截面抵抗矩 第二節(jié)第二節(jié) 鋼梁的彎曲強度及其計算鋼梁的彎曲強度及其計算 f f：鋼材的抗彎強：鋼材的抗彎強 度設(shè)計值度設(shè)計值 二、鋼梁的強度計算二、鋼梁的強度計算 剪應(yīng)力強度剪應(yīng)

3、力強度 t max x x v w f It VS t V V：梁所受的最大剪力：梁所受的最大剪力 f fv v：鋼材的抗剪強度設(shè)計值：鋼材的抗剪強度設(shè)計值 I I：鋼材的：鋼材的毛毛截面慣性矩截面慣性矩 S S：毛毛截面在計算剪力處以上截面在計算剪力處以上 部分對中和軸的面積矩部分對中和軸的面積矩 t tw w：腹板厚度：腹板厚度 第二節(jié)第二節(jié) 鋼梁的彎曲強度及其計算鋼梁的彎曲強度及其計算 折算應(yīng)力公式：若梁截面上同一點受到彎應(yīng)折算應(yīng)力公式：若梁截面上同一點受到彎應(yīng) 力、剪應(yīng)力都較大力、剪應(yīng)力都較大 f ceq t 22 c 2 3 第二節(jié)第二節(jié) 鋼梁的彎曲強度及其計算鋼梁的彎曲強度及其計算

4、 f eq 1 . 13 22 t c 、 較大彎應(yīng)力、局部壓應(yīng)力較大彎應(yīng)力、局部壓應(yīng)力 折算應(yīng)力的強度增大系數(shù)折算應(yīng)力的強度增大系數(shù) =0=1.1 =1.2 cc c 當 、同號或者時，取 當 、異號時，取 第三節(jié)第三節(jié) 鋼梁的整體穩(wěn)定鋼梁的整體穩(wěn)定 一、概念一、概念 側(cè)向彎曲，伴隨扭轉(zhuǎn)側(cè)向彎曲，伴隨扭轉(zhuǎn)側(cè)向側(cè)向彎扭屈曲彎扭屈曲 。 梁維持其穩(wěn)定平衡狀態(tài)所能承擔(dān)的最大荷載或最大梁維持其穩(wěn)定平衡狀態(tài)所能承擔(dān)的最大荷載或最大 彎矩，稱為彎矩，稱為臨界荷載臨界荷載或或臨界彎矩。臨界彎矩。 當當FPcrFPcrFPcr時，迅速轉(zhuǎn)為不平衡狀態(tài)，終因側(cè)向彎曲時，迅速轉(zhuǎn)為不平衡狀態(tài)，終因側(cè)向彎曲 和扭轉(zhuǎn)急

5、劇增大而遭到破壞。和扭轉(zhuǎn)急劇增大而遭到破壞。 往往是突然發(fā)生，沒有預(yù)兆。往往是突然發(fā)生，沒有預(yù)兆。 對雙軸對稱工字形等截面梁對雙軸對稱工字形等截面梁 臨界彎矩臨界彎矩 臨界應(yīng)力臨界應(yīng)力 臨界荷載臨界荷載 2 1 l GJEIK P yp cr 1 l GJEIK M y cr x1W l GJEIK y cr 1 l 梁受壓翼緣的梁受壓翼緣的自由長度自由長度，等于梁的跨度或側(cè)等于梁的跨度或側(cè) 向支撐點的間距向支撐點的間距 y EI 梁截面的側(cè)向抗彎剛度梁截面的側(cè)向抗彎剛度 GJ梁截面的抗扭剛度梁截面的抗扭剛度 p K K 為系數(shù)為系數(shù) 影響梁整體穩(wěn)定的主要因素影響梁整體穩(wěn)定的主要因素 1 1側(cè)

6、向抗彎剛度、抗扭剛度；側(cè)向抗彎剛度、抗扭剛度； 2 2受壓翼緣的自由長度受壓翼緣的自由長度( (受壓翼緣側(cè)向支承點間距受壓翼緣側(cè)向支承點間距);); 3 3荷載作用形式；荷載作用形式； 4 4荷載作用位置；荷載作用位置； 5 5梁的支座情況。梁的支座情況。 提高梁整體穩(wěn)定性的主要措施提高梁整體穩(wěn)定性的主要措施 1.1.增加受壓翼緣的寬度；增加受壓翼緣的寬度； 2.2.在受壓翼緣設(shè)置側(cè)向支撐。在受壓翼緣設(shè)置側(cè)向支撐。 2 1 l GJEIK P yp cr ) l 1.141 l 11.9 128.3(p 1 2 1 2 括號內(nèi)的減號用于荷載作用括號內(nèi)的減號用于荷載作用 于上翼緣時，加號用于荷載

7、于上翼緣時，加號用于荷載 作用于下翼緣時。作用于下翼緣時。 二、整體穩(wěn)定性的驗算方法二、整體穩(wěn)定性的驗算方法 符合下列情況之一時，可不驗算其整體穩(wěn)定性符合下列情況之一時，可不驗算其整體穩(wěn)定性: : (1)(1)有剛性面板與梁的受壓翼緣牢固連接有剛性面板與梁的受壓翼緣牢固連接, ,阻止了梁的阻止了梁的 側(cè)向位移。側(cè)向位移。 1 l 1 b (2)(2)工字形截面簡支梁受壓翼緣的自由長度工字形截面簡支梁受壓翼緣的自由長度 與其寬度與其寬度 之比不超過表之比不超過表4-14-1所規(guī)定的數(shù)值。所規(guī)定的數(shù)值。 表表4-1 H4-1 H型鋼或工字形截面簡支梁不需計算整體穩(wěn)定性的最大型鋼或工字形截面簡支梁不

8、需計算整體穩(wěn)定性的最大l l1 1/b/b1 1值值 鋼號鋼號 跨中無側(cè)向支撐點的梁跨中無側(cè)向支撐點的梁 跨中受壓翼緣有側(cè)跨中受壓翼緣有側(cè) 向支承的梁不論荷向支承的梁不論荷 載作用于何處載作用于何處 荷載作用在上翼緣荷載作用在下翼緣 Q23513.020.016.0 Q34510.516.513.0 Q39010.015.512.5 Q4209.515.012.0 不符合上述條件的應(yīng)按下式驗算梁的整體穩(wěn)定性：不符合上述條件的應(yīng)按下式驗算梁的整體穩(wěn)定性： R cr x W M max f f f b R y y cr 梁在最大剛度平面內(nèi)的最大彎矩；梁在最大剛度平面內(nèi)的最大彎矩； 梁梁受壓受壓最大

9、纖維最大纖維毛毛截面模量；截面模量； 整體穩(wěn)定性系數(shù)，按附錄六計算或直接查表整體穩(wěn)定性系數(shù)，按附錄六計算或直接查表 max M x W y cr b f 對一般受橫向荷載或端彎矩作用的對一般受橫向荷載或端彎矩作用的焊接工字形等截面簡支梁焊接工字形等截面簡支梁 y b y x y bb fh t W Ah235 ) 4 . 4 (1 4320 21 2 f W M xb max 計算公式計算公式 y b y x y bb fh t W Ah235 ) 4 . 4 (1 4320 21 2 b 系數(shù)，按系數(shù)，按 )/( 111 hbt l在附錄六表在附錄六表1 1查得。查得。 yy il / 1

10、對截面弱軸對截面弱軸y-yy-y的長細比的長細比 梁截面對梁截面對y y軸的回轉(zhuǎn)半徑軸的回轉(zhuǎn)半徑 b 截面的不對稱影響系數(shù)截面的不對稱影響系數(shù) 加強受壓翼緣加強受壓翼緣 ) 12(8 . 0 bb 加強受拉翼緣加強受拉翼緣 12 bb 21 1 II I b 應(yīng)當知道應(yīng)當知道 是彈性理論導(dǎo)出是彈性理論導(dǎo)出, ,只適用于彈性階段只適用于彈性階段, ,當當 0.60.6時時, ,臨界應(yīng)力將超過比例極限臨界應(yīng)力將超過比例極限, ,還應(yīng)用還應(yīng)用 代替代替 b b b / yy iIA 當梁承受繞二主軸的彎矩作用時，可近似按下式驗當梁承受繞二主軸的彎矩作用時，可近似按下式驗 算穩(wěn)定性：算穩(wěn)定性： f W

11、 M W M yy y xb x max 例題例題4-1 4-1 等截面簡支焊接組合梁的整體穩(wěn)定性和彎應(yīng)等截面簡支焊接組合梁的整體穩(wěn)定性和彎應(yīng) 力強度驗算。已知：計算跨度力強度驗算。已知：計算跨度 ，跨中無側(cè)向支，跨中無側(cè)向支 撐點，集中荷載作用于上翼緣且在跨中撐點，集中荷載作用于上翼緣且在跨中 范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。 按荷載設(shè)計值計算最大彎矩按荷載設(shè)計值計算最大彎矩 。鋼材。鋼材 采用采用Q235-FQ235-F，強度設(shè)計值，強度設(shè)計值 。截面形式。截面形式 與尺寸如下圖所，與尺寸如下圖所， ， ， ， 。 ml6 3/ l mkNM 370 max 2 /215mmNf 4 66043cmI x

12、 4 2091cmI y 4 1 1613cmI 4 2 478cmI ， ， ， 347 h=628 y1=281 xx 書上圖片翼緣長度！書上圖片翼緣長度！ y b y x y bb fh t W Ah235 ) 4 . 4 (1 4320 21 2 作業(yè) 習(xí)題習(xí)題4-14-1 下周上課前交下周上課前交 計算長度計算長度l=8.6ml=8.6m ， ， ， 第四節(jié)第四節(jié) 軋成梁的設(shè)計軋成梁的設(shè)計 軋成工字鋼或槽鋼制成梁的設(shè)計步驟：軋成工字鋼或槽鋼制成梁的設(shè)計步驟： （1 1）根據(jù)梁的跨度與荷載計算）根據(jù)梁的跨度與荷載計算MxMx（最大彎矩）和（最大彎矩）和V V （最大剪力）。（最大剪力）

13、。注意：荷載為標準荷載要乘以分項系數(shù)。注意：荷載為標準荷載要乘以分項系數(shù)。 （2 2）根據(jù)彎應(yīng)力強度求得截面的抵抗矩；如果最）根據(jù)彎應(yīng)力強度求得截面的抵抗矩；如果最 大彎矩處有螺栓孔，大彎矩處有螺栓孔，W W要加大要加大10%-15%10%-15%。 （3 3）根據(jù)）根據(jù)W W從型鋼表中選擇型鋼。從型鋼表中選擇型鋼。 （4 4）驗算彎應(yīng)力強度；驗算整體穩(wěn)定性；如不合適）驗算彎應(yīng)力強度；驗算整體穩(wěn)定性；如不合適 重選。經(jīng)濟、安全。重選。經(jīng)濟、安全。 f W M nxx x f W M xb max ， ， ， 軋成工字鋼或槽鋼制成梁的設(shè)計步驟：軋成工字鋼或槽鋼制成梁的設(shè)計步驟： （5 5）驗算剪

14、應(yīng)力強度）驗算剪應(yīng)力強度。 （6 6）撓度驗算）撓度驗算。 用用荷載的標準值荷載的標準值計算梁的撓度計算梁的撓度 2 L w EI PL L w x v w f It VS t 表表4-2 4-2 相對撓度極限值相對撓度極限值 ， ， ， 軋成工字鋼或槽鋼制成梁的設(shè)計步驟：軋成工字鋼或槽鋼制成梁的設(shè)計步驟： （7 7）腹板局部壓應(yīng)力驗算）腹板局部壓應(yīng)力驗算 f l R f lt P zzw c w c t 或 ， ， ， 軋成工字鋼或槽鋼制成梁的設(shè)計步驟：軋成工字鋼或槽鋼制成梁的設(shè)計步驟： 如果在兩個主平面受雙向彎曲時，應(yīng)將荷載如果在兩個主平面受雙向彎曲時，應(yīng)將荷載 分解再進行求解。分解再進行

15、求解。 驗算雙向彎曲強度驗算雙向彎曲強度 驗算整體穩(wěn)定性驗算整體穩(wěn)定性 驗算合撓度驗算合撓度 f W M W M nyy y nxx x max f W M W M yy y xb x 22 wwww yx ， ， ， 例題例題4-2 4-2 所示工作平臺中的次梁。計算跨度所示工作平臺中的次梁。計算跨度 ， 次梁間距次梁間距2.5m2.5m，預(yù)制鋼筋混凝土鋪板焊于次梁上翼緣預(yù)制鋼筋混凝土鋪板焊于次梁上翼緣。 平臺永久荷載平臺永久荷載( (不包括次梁自重不包括次梁自重) )為為 ，荷載，荷載 分項系數(shù)為分項系數(shù)為1.21.2；活荷載為荷載；活荷載為荷載 , ,分項系數(shù)分項系數(shù) 1.41.4。鋼材

16、采用。鋼材采用Q345Q345鋼。鋼。 ml0 . 5 2 /5 . 7mkN 2 /15mkN 第五節(jié)第五節(jié) 焊接組合梁的截面選擇和截面改變焊接組合梁的截面選擇和截面改變 組合梁的設(shè)計步驟：組合梁的設(shè)計步驟： （1 1）根據(jù)梁的跨度、荷載求）根據(jù)梁的跨度、荷載求M Mmax max， ，V Vmax max。 。 （2 2）根據(jù)強度、剛度、穩(wěn)定、節(jié)省鋼材）根據(jù)強度、剛度、穩(wěn)定、節(jié)省鋼材選擇截面選擇截面 尺寸，有時在彎矩較小處，減小截面。尺寸，有時在彎矩較小處，減小截面。 （3 3）計算梁的翼緣和腹板的連接焊縫。）計算梁的翼緣和腹板的連接焊縫。 （4 4）驗算組合梁的局部穩(wěn)定性和設(shè)計腹板加勁肋

17、。）驗算組合梁的局部穩(wěn)定性和設(shè)計腹板加勁肋。 （5 5）設(shè)計組合梁各部件的拼接以及設(shè)計梁的支座和）設(shè)計組合梁各部件的拼接以及設(shè)計梁的支座和 梁格的連接。梁格的連接。 （6 6）繪制施工詳圖。）繪制施工詳圖。 （一）選擇梁高（一）選擇梁高h h 和腹板高度和腹板高度h h0 0 一、截面選擇：一、截面選擇： 1 1、由剛度條件定最小梁高、由剛度條件定最小梁高 設(shè)設(shè)q q為設(shè)計值，則標準值近為設(shè)計值，則標準值近 似為似為q/1.3q/1.3 以受均載對稱等截面簡支梁為例以受均載對稱等截面簡支梁為例 W qL W M1 8 2 對稱截面對稱截面 h I h I W 2 )2/( 撓度撓度 Eh L

18、Eh L W M EI qL l w 3 . 124 5 3 . 124 5 3 . 1384 5 3 含義：使組合梁在充分利含義：使組合梁在充分利 用鋼材強度的前提下，又用鋼材強度的前提下，又 正好滿足梁的剛度要求的正好滿足梁的剛度要求的h h 1 1、由剛度條件定最小梁高、由剛度條件定最小梁高 令令 , l w l w f 16. 0 min l w E fL h 2 2、經(jīng)濟梁高、經(jīng)濟梁高 確定經(jīng)濟梁高的確定經(jīng)濟梁高的 條件通常是使梁的自條件通常是使梁的自 重最輕，重最輕， 并未考慮梁高對于整并未考慮梁高對于整 個承重結(jié)構(gòu)重量的影個承重結(jié)構(gòu)重量的影 響。響。 取取W W為定值為定值 f

19、W M nxx x 2 2、經(jīng)濟梁高、經(jīng)濟梁高 A A1 1等與梁高等與梁高h h的關(guān)系式：的關(guān)系式： 3 0 2 1 1 12 1 ) 2 (2 2 ht h A h WI w 2 2、經(jīng)濟梁高、經(jīng)濟梁高 hhhh1 1hh0 0 ht h W A w 6 1 1 梁每梁每單位長度單位長度的重量的重量g =g =腹板重量腹板重量+2+2翼緣重量翼緣重量 腹板重的構(gòu)造系數(shù)，主要考慮加勁肋重，取腹板重的構(gòu)造系數(shù)，主要考慮加勁肋重，取1.1-1.21.1-1.2 翼緣重的構(gòu)造系數(shù)，等截面梁取翼緣重的構(gòu)造系數(shù)，等截面梁取1.01.0，變截面梁取，變截面梁取0.80.8 腹板和梁高關(guān)系的經(jīng)驗公式腹板和

20、梁高關(guān)系的經(jīng)驗公式 單位：單位：cmcm 并且取并且取 可得等截面梁的自重為可得等截面梁的自重為 1 2() 6 wfw wfw W gggt ht h h 11/htw )0788. 0 2 ( 2/3 h h W g 1.2,1.0 wf w f 2 2、經(jīng)濟梁高、經(jīng)濟梁高 0/dhdg 5/2 1 . 3 Whec 同理，取可得變翼緣梁的經(jīng)濟梁高同理，取可得變翼緣梁的經(jīng)濟梁高 5/2 8 . 2 Whec h h與與h hec ec即使相差 即使相差20%20%，梁重也只，梁重也只 增大增大4%4%左右左右 故選擇較小的梁高故選擇較小的梁高 同時要大于同時要大于h hmin min 8.

21、0 f ( (二二) )選擇腹板厚度選擇腹板厚度t tw w 腹板厚度應(yīng)滿足剪應(yīng)力強度、局部穩(wěn)定性，防銹腹板厚度應(yīng)滿足剪應(yīng)力強度、局部穩(wěn)定性，防銹 以及鋼板規(guī)格等要求以及鋼板規(guī)格等要求。（腹板厚度一般不宜小于（腹板厚度一般不宜小于8mm8mm。）。） 11/htw ( (三三) )選擇翼緣尺寸選擇翼緣尺寸b b1 1和和t t1 1 考慮到考慮到 0 hh 0 0 1 6 1 6 1 ht h W ht h W A ww ( (三三) )選擇翼緣尺寸選擇翼緣尺寸b b1 1和和t t1 1 其他條件其他條件 1 1、通常采用：、通常采用： , 5/3/ 1 hhb 5 . 2/ 1 hb 2

22、2、為了保證梁的整體穩(wěn)定：、為了保證梁的整體穩(wěn)定： ，(Q235(Q235鋼鋼) ) 或或 16/ 11 lb 13/ 11 lb (Q345(Q345鋼鋼) )。 3 3、翼緣寬度、翼緣寬度 被選定后，即可算出所需厚度被選定后，即可算出所需厚度 1 b 111 /bAt 。同時須考慮翼緣板局部穩(wěn)定的要求：。同時須考慮翼緣板局部穩(wěn)定的要求： 23530 1 1 y f b t （第八節(jié)）（第八節(jié)） 111 6 1 tbht h W A w ( (三三) )選擇翼緣尺寸選擇翼緣尺寸b b1 1和和t t1 1 其他條件其他條件 4 4、為避免翼緣焊縫產(chǎn)生過大的焊接應(yīng)力、為避免翼緣焊縫產(chǎn)生過大的焊

23、接應(yīng)力 低合金鋼） 低碳鋼） (25 (40 1 1 mmt mmt 5 5、翼緣板厚度也應(yīng)符合現(xiàn)有的鋼板規(guī)格。、翼緣板厚度也應(yīng)符合現(xiàn)有的鋼板規(guī)格。 ( (四四) )梁的強度、整體穩(wěn)定和撓度驗算梁的強度、整體穩(wěn)定和撓度驗算 若不能保證設(shè)計強度，則應(yīng)修改截面尺寸，若不能保證設(shè)計強度，則應(yīng)修改截面尺寸， 直到合適為止。直到合適為止。 二、組合梁的截面改變二、組合梁的截面改變 一般來講，截面一般來講，截面M M沿跨度改變，為節(jié)約鋼材，將沿跨度改變，為節(jié)約鋼材，將 M M較小區(qū)段的梁截面減小：較小區(qū)段的梁截面減?。?h h hs 抵緊抵緊 焊接焊接 l/6 l/4l/6 l/4 ( (一一) )梁高改

24、變梁高改變 二、組合梁的截面改變二、組合梁的截面改變 ( (二二) )翼緣的改變翼緣的改變 b bf f b bf f 1 4 （a） （b） l l l/6l/6 l/6l/6 M M1 1M M1 1 M M 二、組合梁的截面改變二、組合梁的截面改變 ( (三三) )折算應(yīng)力的驗算折算應(yīng)力的驗算 一般而言，在翼緣改變的截面上，腹板與翼緣的連接點一般而言，在翼緣改變的截面上，腹板與翼緣的連接點 處彎應(yīng)力和剪應(yīng)力都比較大處彎應(yīng)力和剪應(yīng)力都比較大 f eq 1 . 13 2 1 2 1 t )/(/ 0 0 11011 ItVSIMy w t， 第六節(jié)第六節(jié) 焊接組合梁的翼緣焊縫和梁的拼接焊接組

25、合梁的翼緣焊縫和梁的拼接 一、翼緣和腹板的連接一、翼緣和腹板的連接翼緣焊縫的計算翼緣焊縫的計算 T 一、翼緣和腹板的連接一、翼緣和腹板的連接翼緣焊縫的計算翼緣焊縫的計算 當梁受彎時，沿著翼緣和腹板接縫上的縱向剪當梁受彎時，沿著翼緣和腹板接縫上的縱向剪 力可由下式求得：力可由下式求得： I VS t It VS tT w w w 11 t w f ff f f Ih SV h T 4 . 17 . 02 1max t If SV h w f f 4 . 1 1max 二、組合梁的拼接二、組合梁的拼接 梁的拼接分為梁的拼接分為工廠拼接工廠拼接和和工地拼接工地拼接兩種。兩種。 1 1、工廠拼接、工廠

26、拼接 翼緣與腹板的拼翼緣與腹板的拼 接位置應(yīng)錯開接位置應(yīng)錯開 二、組合梁的拼接二、組合梁的拼接 2 2、工地拼接、工地拼接 （1 1）翼緣與）翼緣與 腹板的拼接宜基腹板的拼接宜基 本上在同一位置。本上在同一位置。 采用對接焊縫時，采用對接焊縫時， 翼緣宜采用朝上翼緣宜采用朝上 的的V V形坡口。形坡口。 （2 2）每段運輸單元的翼緣在靠近拼接處應(yīng)預(yù)留）每段運輸單元的翼緣在靠近拼接處應(yīng)預(yù)留 500mm500mm暫時不焊。暫時不焊。 和和 二、組合梁的拼接二、組合梁的拼接 2 2、工地拼接、工地拼接 和 第七節(jié)第七節(jié) 薄板的穩(wěn)定性薄板的穩(wěn)定性 一、梁與柱的局部穩(wěn)定性概念一、梁與柱的局部穩(wěn)定性概念

27、構(gòu)件中的部分薄板會在構(gòu)件發(fā)生強度破壞或喪構(gòu)件中的部分薄板會在構(gòu)件發(fā)生強度破壞或喪 失整體穩(wěn)定之前，由于板內(nèi)的壓應(yīng)力或剪應(yīng)力達到失整體穩(wěn)定之前，由于板內(nèi)的壓應(yīng)力或剪應(yīng)力達到 臨界應(yīng)力而先失去穩(wěn)定，這時板面突然偏離原來的臨界應(yīng)力而先失去穩(wěn)定，這時板面突然偏離原來的 平面位置而生顯著的波形屈曲。平面位置而生顯著的波形屈曲。這種現(xiàn)象稱為構(gòu)件這種現(xiàn)象稱為構(gòu)件 喪失局部穩(wěn)定。喪失局部穩(wěn)定。 節(jié)線：凸面與凹節(jié)線：凸面與凹 面分界處無側(cè)向面分界處無側(cè)向 位移的直線位移的直線 一、梁與柱的局部穩(wěn)定性概念一、梁與柱的局部穩(wěn)定性概念 四邊簡支的矩形薄板失四邊簡支的矩形薄板失 穩(wěn)時的屈曲形狀穩(wěn)時的屈曲形狀 （a a）

28、縱向均勻受壓）縱向均勻受壓 （b b）受彎）受彎 （c c）四周受剪）四周受剪 薄板失穩(wěn)的主要表現(xiàn)為薄板失穩(wěn)的主要表現(xiàn)為 側(cè)向屈曲側(cè)向屈曲 防止薄板失穩(wěn)的措施：防止薄板失穩(wěn)的措施： 增加板厚增加板厚 在腹板兩側(cè)設(shè)置加勁肋在腹板兩側(cè)設(shè)置加勁肋 二、薄板失穩(wěn)時的臨界應(yīng)力和二、薄板失穩(wěn)時的臨界應(yīng)力和b/tb/t限值的確定限值的確定 四邊簡支薄板縱向均勻受壓時的臨界壓力為：四邊簡支薄板縱向均勻受壓時的臨界壓力為： 2 2 1 2 2 2 2 2 ) 1 ()( a D k b a m m a D N crx 2 2 2 2 2 )()( b D k mb a a mb b D N crx 即即 2 (

29、) mba K amb min =4K取 薄板中面受壓應(yīng)力、彎應(yīng)力或剪應(yīng)力單獨作用薄板中面受壓應(yīng)力、彎應(yīng)力或剪應(yīng)力單獨作用 時的臨界應(yīng)力時的臨界應(yīng)力 將將 E=206X10E=206X103 3 N/mm N/mm2 2，=0.3=0.3代入代入 222 2 2 2 2 /) 100 (6 .18)( )1 (12 mmN b t k b tE k tb D k cr 薄板受剪時在彈性階段的臨界應(yīng)力薄板受剪時在彈性階段的臨界應(yīng)力 222 2 2 2 2 /) 100 (6 .18)( )1 (12 mmN b t k b tE k tb D k cr t 2 5.344/( ) a K b K

30、 K隨隨a/ba/b的減小而增大的減小而增大 第八節(jié)第八節(jié) 組合梁的局部穩(wěn)定與加勁肋設(shè)計組合梁的局部穩(wěn)定與加勁肋設(shè)計 一、受壓翼緣板的局部穩(wěn)定性一、受壓翼緣板的局部穩(wěn)定性 1 1、翼緣板為自由外伸的一邊支撐板、翼緣板為自由外伸的一邊支撐板 應(yīng)使臨界壓應(yīng)力不小于翼緣板內(nèi)的平均壓應(yīng)力的極限值，應(yīng)使臨界壓應(yīng)力不小于翼緣板內(nèi)的平均壓應(yīng)力的極限值， 翼緣板部分進入塑性翼緣板部分進入塑性 ，則臨界應(yīng)力不小于鋼材的屈服強度，則臨界應(yīng)力不小于鋼材的屈服強度 對于對于Q235Q235鋼鋼 15 235985. 0 10865. 0 4 t b y ft b235 15 ycr f b t k 2 2 b t10

31、0 5.0425.00.16.18) 100 (6.18 2 2、箱形截面梁受壓翼緣、箱形截面梁受壓翼緣 翼緣板已經(jīng)全部進入塑性區(qū)翼緣板已經(jīng)全部進入塑性區(qū) y ft b235 13 y ft b235 40 0 二、梁腹板的局部穩(wěn)定二、梁腹板的局部穩(wěn)定 1 1、純剪屈曲、純剪屈曲 規(guī)范規(guī)定規(guī)范規(guī)定 yw ft h235 80 0 yw ft h235 8 .75 0 0 23541 y w s h f t K yw ft h235 177 0 2 2、純彎屈曲、純彎屈曲 受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受約束受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受約束 yw ft h235 153 0 受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受約束受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受約束 yw ft

32、 h235 80 0 3 3、腹板在局部橫向壓應(yīng)力下的屈曲、腹板在局部橫向壓應(yīng)力下的屈曲 三、組合梁腹板的加勁設(shè)計三、組合梁腹板的加勁設(shè)計 （一）加勁肋的配置（一）加勁肋的配置 （1 1）當）當 對無局部壓應(yīng)力的梁，可不對無局部壓應(yīng)力的梁，可不 配置加勁肋；對有局部壓應(yīng)力的梁，按構(gòu)造配置橫向配置加勁肋；對有局部壓應(yīng)力的梁，按構(gòu)造配置橫向 加勁肋。加勁肋。 y w f th 235 80/ 0 （2 2）當）當 時，腹板可能由于剪時，腹板可能由于剪 應(yīng)力作用而失穩(wěn)，應(yīng)配置橫向加勁肋，并應(yīng)進行計算。應(yīng)力作用而失穩(wěn)，應(yīng)配置橫向加勁肋，并應(yīng)進行計算。 規(guī)范規(guī)定，橫向加勁肋的最小間距為規(guī)范規(guī)定，橫向加勁

33、肋的最小間距為0.5h0.5h0 0；最大間距；最大間距 為為2h2h0 0；對于；對于 的梁當?shù)牧寒?時，可采用時，可采用 2.5h2.5h0 0。 y w y f th f 235 170/ 235 80 0 y w f th 235 100/ 0 c=0 （一）加勁肋的配置和局部穩(wěn)定驗算（一）加勁肋的配置和局部穩(wěn)定驗算 （3 3）當）當 時（受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束），時（受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束）， 或或 時（受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受到約束），應(yīng)時（受壓翼緣扭轉(zhuǎn)未受到約束），應(yīng) 配置縱向加勁肋。局部壓應(yīng)力很大的梁，必要時尚應(yīng)配置縱向加勁肋。局部壓應(yīng)力很大的梁，必要時尚應(yīng) 配置短加勁肋，并均應(yīng)進行計算。

34、配置短加勁肋，并均應(yīng)進行計算。 任何情況下，任何情況下，h h0 0/t/tw w均不應(yīng)超過均不應(yīng)超過250250。 （4 4）梁的支座處和上翼緣承受較大固定集中荷載處，）梁的支座處和上翼緣承受較大固定集中荷載處， 應(yīng)設(shè)置支承加勁肋。應(yīng)設(shè)置支承加勁肋。 y w f th 235 170/ 0 y w f th 235 150/ 0 （二）腹板區(qū)格間局部穩(wěn)定性的驗算（二）腹板區(qū)格間局部穩(wěn)定性的驗算 1 1、僅配置橫向加勁肋的腹板、僅配置橫向加勁肋的腹板 2 2、同時設(shè)置橫向加勁肋和縱向加勁肋的腹板、同時設(shè)置橫向加勁肋和縱向加勁肋的腹板 3 3、同時設(shè)置橫向加勁肋、縱向加勁肋、短加勁肋、同時設(shè)置橫

35、向加勁肋、縱向加勁肋、短加勁肋 的腹板的腹板 分區(qū)格進行驗算分區(qū)格進行驗算 自學(xué)自學(xué) （三）加勁肋的尺寸與構(gòu)造（三）加勁肋的尺寸與構(gòu)造 加勁肋的作用是當作腹板的中間支撐來減小腹加勁肋的作用是當作腹板的中間支撐來減小腹 板各區(qū)段的邊長板各區(qū)段的邊長a a，從而提高其局部穩(wěn)定性。因，從而提高其局部穩(wěn)定性。因 此，加勁肋在垂直于腹板平面應(yīng)具有足夠的側(cè)此，加勁肋在垂直于腹板平面應(yīng)具有足夠的側(cè) 向剛度，才能保證腹板在加勁肋處不會屈曲。向剛度，才能保證腹板在加勁肋處不會屈曲。 截面慣性矩尚應(yīng)符合下式要求截面慣性矩尚應(yīng)符合下式要求 3 0 3 wz thI （三）加勁肋的尺寸與構(gòu)造（三）加勁肋的尺寸與構(gòu)造

36、縱向加勁肋的截面慣性矩縱向加勁肋的截面慣性矩 3 00 5 . 185. 0/ wy thIha時， 3 0 2 00 0 )(45. 05 . 2(85. 0/ wy th h a h a Iha時， 橫向加勁肋，其截面尺寸要求：橫向加勁肋，其截面尺寸要求： 外伸寬度外伸寬度 mmhbs4030/ 0 厚度厚度 15/ ss bt 四、組合梁的支承加勁肋四、組合梁的支承加勁肋 驗算垂直于腹板平面的穩(wěn)定性驗算垂直于腹板平面的穩(wěn)定性 f A R 在組合梁的支座在組合梁的支座 處和受壓翼緣承處和受壓翼緣承 受較大固定荷載受較大固定荷載 處，腹板須承受處，腹板須承受 很大的集中力，很大的集中力， 必

37、須用支承加勁必須用支承加勁 肋加固。肋加固。 A A的含義的含義 四、組合梁的支承加勁肋四、組合梁的支承加勁肋 驗算支承加勁肋底端端面的承壓應(yīng)力驗算支承加勁肋底端端面的承壓應(yīng)力 ce ce ce f A R 五、組合梁腹板考慮屈曲后強度的設(shè)計計算式五、組合梁腹板考慮屈曲后強度的設(shè)計計算式 自學(xué)自學(xué) 六、考慮腹板屈曲后強度的加勁肋設(shè)計六、考慮腹板屈曲后強度的加勁肋設(shè)計 自學(xué)自學(xué) cece fA和的含義 一、梁格的連接一、梁格的連接 三種形式：層疊連接、等高連接、降低連接三種形式：層疊連接、等高連接、降低連接 連接處是否可傳遞彎矩：柔性連接和剛性連接連接處是否可傳遞彎矩：柔性連接和剛性連接 第九節(jié)

38、第九節(jié) 梁的支承梁的支承 梁的支承方式有三種類型：梁的支承方式有三種類型： （1 1）梁與梁的連接（梁格的連接）；）梁與梁的連接（梁格的連接）； （2 2）梁與柱的連接（見第五章第十節(jié)）；）梁與柱的連接（見第五章第十節(jié)）； （3 3）梁的支座）梁的支座梁支承在鋼筋混凝土柱或墩臺上。梁支承在鋼筋混凝土柱或墩臺上。 二、梁的支座二、梁的支座 三點構(gòu)造要求三點構(gòu)造要求 1 1）支座與墩臺間應(yīng)有足夠的承壓面積；）支座與墩臺間應(yīng)有足夠的承壓面積； 2 2）盡量使反力通過支座中心，承壓應(yīng)力分布均勻；）盡量使反力通過支座中心，承壓應(yīng)力分布均勻； 3 3）溫度變化時，梁的一端能有縱向移動的可能。）溫度變化時，

39、梁的一端能有縱向移動的可能。 （一）支座的構(gòu)造形式及其應(yīng)用范圍（一）支座的構(gòu)造形式及其應(yīng)用范圍 1 1）平板支座）平板支座 （梁的跨度（梁的跨度101015m15m） 2 2）弧面支座）弧面支座 （梁的跨度（梁的跨度101024m24m） 3 3）輥軸支座）輥軸支座 （梁的跨度（梁的跨度24m24m） （二）梁的支座（二）梁的支座 梁支座的計算梁支座的計算 支座底板所需面積支座底板所需面積 c p f R abA 支座底板厚度支座底板厚度 bf M t p 6 a a、b:b:底板的長度和厚度，長寬比亦為底板的長度和厚度，長寬比亦為1-1.51-1.5 fcfc：混凝土的軸心抗壓強度設(shè)計值：混

40、凝土的軸心抗壓強度設(shè)計值 f f：底板鋼材的抗彎強度設(shè)計值：底板鋼材的抗彎強度設(shè)計值 （二）梁的支座（二）梁的支座 梁支座的計算梁支座的計算 輥軸直徑輥軸直徑 rr ndl R 04. 0 r n n：輥軸數(shù)目；輥軸數(shù)目； d d、l l：輥軸的直徑和長度；：輥軸的直徑和長度； 輥軸容許壓應(yīng)力輥軸容許壓應(yīng)力 輥軸和支承底板輥軸和支承底板 鋼材的容許壓應(yīng)鋼材的容許壓應(yīng) 力之較小值。力之較小值。 例題例題4-4 4-4 設(shè)計例圖設(shè)計例圖4-24-2所示工作平臺中的主梁。主梁計所示工作平臺中的主梁。主梁計 算跨度為算跨度為15.0m15.0m；鋼材采用；鋼材采用A3A3；焊條采用；焊條采用E43E4

41、3。其他資。其他資 料見例料見例4-24-2。 第四章第四章 總結(jié)總結(jié) 1 1、鋼梁在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時都應(yīng)進行哪些計算、鋼梁在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時都應(yīng)進行哪些計算 2 2、鋼梁的彎曲三個應(yīng)力階段，什么情況采用哪種階段的、鋼梁的彎曲三個應(yīng)力階段，什么情況采用哪種階段的 計算方法。計算方法。 3 3、鋼梁的強度計算方法、鋼梁的強度計算方法 4 4、簡支梁喪失整體穩(wěn)定性的原因？影響鋼梁整體穩(wěn)定性、簡支梁喪失整體穩(wěn)定性的原因？影響鋼梁整體穩(wěn)定性 的因素？如何提高鋼梁的整體穩(wěn)定性？的因素？如何提高鋼梁的整體穩(wěn)定性？ 5 5、軋成梁的設(shè)計步驟、軋成梁的設(shè)計步驟 6 6、組合梁的設(shè)計步驟、組合梁的設(shè)計步驟 7 7、

42、什么是最小梁高，什么是經(jīng)濟梁高，如何選用梁高？、什么是最小梁高，什么是經(jīng)濟梁高，如何選用梁高？ 8 8、梁高的改變和翼緣的改變、梁高的改變和翼緣的改變 9 9、組合梁的拼接方法、組合梁的拼接方法 1010、組合梁腹板加勁肋的配置規(guī)定、組合梁腹板加勁肋的配置規(guī)定 1111、梁格的三種連接方式、梁格的三種連接方式 1212、梁的支座分類、梁的支座分類 鋼梁的整體穩(wěn)定性和彎應(yīng)力強度驗算鋼梁的整體穩(wěn)定性和彎應(yīng)力強度驗算 扎成梁的設(shè)計扎成梁的設(shè)計 思考題：思考題： 4-34-3；4-44-4；4-54-5；4-64-6；4-154-15；4-164-16 第四章第四章 總結(jié)總結(jié) 二、鋼梁的強度計算二、鋼梁的強度計算 抗彎強度抗彎強度 單向彎曲單向彎曲 雙向彎曲雙向彎曲 f W M nxx x f W M W M nyy y nxx x max yx MM 、 yx 、 yx WW nn 、 繞繞x x軸和軸和y y軸的計算彎矩軸的計算彎矩 截面塑性發(fā)展系數(shù)，工字形截面取截面塑性發(fā)展系數(shù)，工字形截面取1.051.05 和和1.21.2；表；表5-4 P1465-4 P146 鋼梁對鋼梁對x x軸和軸和y y軸的軸的凈凈截面抵抗矩截面抵抗矩 第二節(jié)第二節(jié) 鋼梁的彎曲強度及其計算鋼梁的彎曲強度及其計算 f f：鋼材